[发明专利]一种水下线列阵的使用网络恢复时钟的同步采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及对水下数据采集传输系统的同步采集方案的改进，属于数据采集与传输技术领域。

背景技术

目前，水下数据采集传输系统已经获得了非常广泛的应用。在能源领域，它被运用到海上渗水地震采集处理一体化技术中；在军事领域，它被运用到拖曳式线阵声纳、海底光缆等系统中。早前的拖缆主要基于模拟信号传输，随着水下基元的增加，许多缺点开始显露出来，诸如直径粗、重量大、信号衰减畸变严重以及信号间干扰较大等。随着微电子技术的不断发展，近年来开始转型于在数字化平台上研制水下数据采集及高速传输系统。目前已经具有大容量和多基元的水下数据采集传输系统，且多为单向串联式。但是现在的采集传输系统多采用485时钟同步方案，此方案不仅需要在阵缆中多加2根线用于时钟信号的传输，且不能消除线上传输所导致的延时误差，在单向多节点的采集传输系统中，传输距离越远，同步误差越大。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水下线列阵的使用网络恢复时钟的同步采集方法，目前网络传输方面比较成熟的技术是千兆网络，本发明所搭建的网络恢复时钟同步方案就是建立在千兆网络的基础上，通过千兆网的传输速率，达到ns级的同步误差。本发明的目的是尽量降低同步误差，同时也可减少阵缆中的排线，降低成本，提高系统沉入海底后的可靠性。

技术方案：一种水下线列阵的使用网络恢复时钟的同步采集方法，包括以下步骤：

1. 线列阵的采集传输节点使用支持千兆网络的网口芯片；

2. 线列阵的阵缆中使用超六类双屏蔽网线，使传输速率达到千兆网速级别；

3. 各个采集传输节点间级联组成线列阵，通过主机向各个采集传输节点发起计算延时要求；

4. 每个采集传输节点收到此计算延时要求后，在传输给级联的下个采集传输节点的同时开始计数，然后等待响应包“计算传输延时响应数据包”从级联的下个节点回传至本节点，同时锁存计数值；

5. 以末节点收到该计算延时要求包的时刻为基准，各个采集传输节点将自身信息与锁存的计数值插入至回传包中，回传到主机；

6. 主机收到各个采集传输节点的计数值后，可以通过第N+1个采集传输节点从收到计算延时要求包至收到“计算传输延时响应数据包”的时间t(N+1)与第N个节点从收到计算延时要求包至收到“计算传输延时响应数据包”的时间t(N)的差算出第N个节点到第N+1节点的物理延时时间=[t(N) - t(N+1)]/2，然后把每个节点相对于末节点的延时再通过UDP参数包写入每个节点；

7. 各个节点根据6中写入每个节点的延时值delay，收到主机发出的同步命令包后，在延时值delay的时间后，再产生采集板所需要的sync信号；至此每个节点基本在同一时间产生sync信号给各自的采集板，完成同步。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1. 节省了阵缆中的布线，更适合于深海区域的水下采集传输系统。因为下潜越深阵缆越难布放，对阵缆的尺寸要求更严，少了485同步的2根线后，阵缆的尺寸会缩减，更有利于深海布放；

2. 缩减了节点数目较多时的同步采集的延时误差。原有的485同步是有固定延时的，所以距离越长，延时叠加的就越大，本发明方法不受距离限制，更适用于多节点线列阵。

附图说明

图1为采集传输节点模块结构图；

图2为网络恢复时钟的同步原理图；

图3为线列阵水下采集传输系统原理图；

图4为实例中adc_if模块具体结构图；

图5为实例中giga_if模块具体结构图；

图6为实例中udp_if模块具体结构图；

图7为实例中主机到节点计算传输延时要求包格式；

图8为实例中节点发给主机的响应计算延时的包格式；

图9为实例中各节点延时的计算方法。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。